Přírodě blízká a technická opatření na zemědělské půdě v povodí Co umí a co neumí

Transkript

1 Přírodě blízká a technická opatření na zemědělské půdě v povodí Co umí a co neumí Tomáš Kvítek Povodí Vltavy, státní podnik tomas.kvitek@pvl.cz Diskusní fórum HVK,

2 Obsah prezentace: 1. Proč podporovat přírodě blízká a technická opatření v krajině na zemědělské půdě? (snímek 2-21) 2. Proč podporovat i velké vodní nádrže? (snímek 22) 2

3 Premisy: 1. Vodní toky přirozeně odvodňují krajinu. 2. Čím méně srážek, tím menší je objem vody pro zasakování do půdy a tím méně vody může infiltrovat do hydrogeologické struktury - snižují se hladiny podzemní vody. 3. Čím větší je výpar, tím méně vody může zasakovat. 4. Čím více je zaklesnutá hladina podzemní vody, tím méně vody je ve vodních tocích. 3

4 Současné klimatické změny 1. Zvyšuje se teplota vzduchu. 2. Od roku 1955 do roku 2015 se výpar z volné hladiny zvýšil o 50 mm. V některých letech je rozdíl i 100 mm (výparoměrná stanice Hlasivo). 3. Zvyšuje se extremita srážek tedy více vody odtéká povrchovým a podpovrchovým odtokem za významných srážko-odtokových událostí. Během několika hodin! 4. Z každých 100 mm srážek se pouze mm účastní odtoku (variabilita dle let a oblastí)! Zbytek je výpar! 5. Méně vody tedy může zasakovat do půdy a hydrogeologické struktury (do podzemních vod). Vzhledem ke zvyšování teploty vzduchu, evaporace a evapotranspirace bychom měli umět vodu zadržet, vsakovat a akumulovat! 8/9/12

5 Odtoky a vztah půda versus srážky 5

6 Hydrologická skupina půd/ minimální rychlost infiltrace vody do půdy A >0,12 (mm/min) (více jak 173 mm/den) B 0,06-0,12 (mm/min) ( mm/den) C 0,02-0,06 (mm/min) (29-87 mm/den) D <0,02 (mm/min) (méně než 29 mm/den) Geneticky jsou půdy z hlediska rychlosti infiltrace vody do půdy uzpůsobeny takto: Výměra [ha] Zastoupení v [%] , , , ,2 CELKEM ,0 Zdroj: VÚMOP, v.v.i. Obecně platí: pokud je intenzita srážek větší jak rychlost infiltrace vody do půdy, tak nastává povrchový odtok vody. Jak intenzita srážek, tak i rychlost infiltrace je v čase proměnná, pak tedy často dochází k povrchovému odtoku a erozi půdy!!! 6

7 Odtok vody v odvodněných povodích IV. řádu středních a východních Čech Není jednoduchý, neplatí paušálně! V průměru na povodích tvoří dlouhodobý roční odtok: 30% povrchová voda: rychlá složka odtoku, doba zdržení: minuty - hodiny. 40% podpovrchová voda (podchycená drenážními systémy): (srážková+půdní+pramenná) - rychlá složka odtoku, doba zdržení: minuty hodiny. svahová - střední složka odtoku, doba zdržení: měsíce roky. 30% podzemní voda: pomalá složka odtoku, doba zdržení: roky i více let. Zdroj: Zdroj: František Doležal, Zbyněk Kulhavý, Tomáš Kvítek, Mojmír Soukup, Martin Tippl Interdisciplinary Approaches in Small Catchment Hydrology: Monitoring and Research. Technical Documents in Hydrology. 7

8 Drenážní odtoky (hydrologická skupina B a C) Kdyby byla špatnou zemědělskou praxí všude enormně utužena půda, nedocházelo by k následujícímu jevu: Drenážní průtok (modrá barva) a teplota drenážní vody (fialová barva).

9 Geneze tvorby svahového odtoku (často podchyceného drenážními systémy) přirozené cesty odtoku 9

10 Výzkumné poznatky pro odtoky z drenážních systémů ve vrchovinných oblastech státu 1. Izotopové analýzy prokázaly, že za srážkoodtokových událostí je v drenážním odtoku stará (před srážková) půdní voda v rozsahu 42-98%. Nová, srážková voda v rozsahu 2-58%. 2. Doba zdržení vody v půdě je silně závislá především na intenzitě srážek, dále na nasycení půdy, pěstovaných plodinách a dalších faktorech. 3. Svahový odtok má průměrnou dobu zdržení v řádu několika let!! 4. Drenážní (podpovrchový) odtok je silně kontaminován pesticidy, dusičnany. 8/9/12

11 Povrchový odtok Model ERCN 100 ha povodí Českomoravská vrchovina 33,3% širokořádkové plodiny, 33,3% úzkořádkové plodiny, 33,3% trvalé travní porosty Hodnota CN=68 (optimální půdní podmínky, zemědělec hospodaří úžasně, nezhutňuje) Hydrologická skupina půd (HSP): ½ plochy B, ½ plochy C 24 hod. návrhová srážka (Pelhřimov) (mm) N=2 35,5 N=10 63,3 N=20 74,8 N=50 88,8 N=100 99,8 Koeficient odtoku 0,02 0,15 0,20 0,26 0,30 Celkový povrchový a podpovrchový odtok (m 3 ) (Bazén o rozměrech 100 m x 100 m x 2,95 m) Vsáklá voda do půdy (%)

12 Vzhledem ke zjištěným skutečnostem jsou proto na Povodí Vltavy, státní podnik řešeny dva projekty 1. Listy opatření typu A k eliminaci plošných zemědělských zdrojů znečištění pro Plány dílčích povodí (Projekt pokrývá celou plochu Povodí Vltavy, státní podnik a je zaměřen na identifikaci kritických bodů odtoku vody ze zemědělské půdy) a 2. Přírodě blízká a technická opatření v povodí VN Švihov na Želivce Organizace spolupracující na projektu: Výzkumný ústav meliorací a ochrany půdy Praha, v.i.i. České vysoké učení technické v Praze, Fakulta stavební, katedra krajinného inženýrství Výzkumný ústav vodohospodářský, v.v.i. SWECO VRV, a.s. Požadavek Povodí Vltavy na výstup projektu: kusů opatření typu A Listy opatření typu A = cílená opatření na orné půdě do malých subpovodí (do 100ha) 12

13 Společným cílem obou projektů je tvorba Listů opatření typu A - ochranných opatření proti 2 hlavním zdrojům znečištění a současně i na snížení projevů dalších negativních přírodních jevů: 1. Omezení eroze půdy a povrchového odtoku a snížení kontaminace povrchové vody. 2. Omezení podpovrchového odtoku a kontaminace povrchových vod drenážními vodami. Priority projektu jsou body 1. a 2. a současně k podpoře jakosti vody projekty řeší i: 4. Retenci vody v subpovodích snížení lokálních povodní. 5. Akumulaci vody v subpovodích snížení lokálního sucha. 6. Podporu zasakování vody do půdy a horninového prostředí vzrůst hladin podzemní vody. Projekty řeší jakost vody a odtok vody současně! Odkaz na výsledky projektu: 13

14 Katalog přírodě blízkých a technických opatření 32 opatření (povrch, podpovrch, kombinace, zeleň) Katalogové číslo P01 P02 P03 P04 P05 P06 P07 P08 P09 P10 P11 P12 P13 D01 D02 D03 D04 D05 D06 D07 D08 D09 D10 D11 D12 D13 D14 D15 K01 K02 E01 E02 Název katalogového listu Záchytný - odváděcí příkop Svodný odvodňovací příkop Odváděcí průleh Retenční průleh Svodný průleh Ochranná hrázka Protierozní sedimentační nádrž/sedimentační jímka Suchá nádrž, malá vodní nádrž Polní cesta s protierozní funkcí Protierozní mez Terasování Zatravnění údolnice Zatravněný pás Regulace odtoku z pramenních jímek s ochranným zatravněním Odkrytí zatrubněných hlavních odvodňovacích zařízení Kontrolované spontánní stárnutí drenáže Zalesnění zemědělské půdy; alternativně: výsadba plantáží RRD - na odvodněných pozemcích Lokální eliminace drénu (části drénu) - zaslepení Odkrytí drénu a jeho úplné odstranění Snížení intenzity drenážního odvodnění - clony Tůň dotovaná drenážní vodou nebo tůň na drenážní výusti Objekt na drenáži typu kořenové čistírny Biofiltr v návaznosti na drenážní systém Převody vod na úrovni hlavních odvodňovacích zařízení Regulace na úrovni hlavních odvodňovacích zařízení Převody drenážních vod na úrovni podrobného odvodňovacího zařízení Regulace na úrovni podrobného odvodňovacího zařízení Zasakovací drén Zatravnění infiltrační oblasti s návazností na odvodnění Mokřad v dolní části drenážního systému (či v návaznosti na něj) s předřazeným objektem pro zpomalení odtoku Liniová zeleň Vegetační doprovod

15 Doposud se v krajině většinou používá: 1. Metoda rozsypaného čaje jedno opatření v jednom subpovodí. 2. Technická opatření pouze na odvedení vody z krajiny (ne vždy). 3. Chybí opatření k zadržení vody v horních částech povodí a její převod na podzemní vodu. 4. Chybí individuální přístup ke každému subpovodí s propojením Retence + Jakost vody + Akumulace. 15

16 Příklady vhodných technických opatření Záchytný průleh: objem vody 5 m 3 /1m délky. Malé mokřady s vyústěnou drenážní vodou pro infiltraci vody do HGS Řeší retenci vody, zasakování vody, erozi půdy, jakost vody a možnost vrácení sedimentů z orné půdy na pozemky 16

17 Další příklady vhodných technických opatření Přehrážky v bývalé polní cestě Zasakovací galérie na příkopech podél cestní sítě Zde přehrážky v bývalé polní cestě chybí 17

18 Princip regulace odtoku, resp. závlahy drenážním podmokem (zdroj: Kulhavý, Z., VÚMOP,v.v.i.) Děkuji za pozornost 18

19 Malá vodní nádrž s mokřadem Přítok vody z volné krajiny závislý na srážkách 2,5-3,1 mm vody se za den vypaří! Srpen 2014 Srpen 2017 Srpen 2018 Srpen 2018 zdroj: Konečná, VUMOP

20 Souhrn PRO PŘÍRODĚ BLÍZKÁ A MALÁ TECHNICKÁ OPATŘENÍ A. Co neumí půda a krajina 1. Půdní profil nemá kohoutek, regulace odtoku je nemožná. Půda má sice v průměru na 1 ha zásobu vody v půdě m 3 (ale zásoba i odtok je variabilní v čase a jedná se o vodu kapilárně poutanou)! 2. Gravitační voda a voda v preferenčních pórech odtéká podpovrchově a současně zasakuje i do hydrogeologické struktury! Odtok je variabilní v čase, závisí na srážkách! 3. Sucho agronomické i hydrologické nastává i v oblastech, kde je systém využívání půdy ekologický (Štítná nad Vláří CHKO Bílé Karpaty) - 80% travních porostů z výměry ha. B. Co neumí současná půda a krajina, bez přírodě blízkých a technických opatření na zemědělském půdním fondu a komplexního přístupu 1. Snížit rychlý povrchový odtok za významných S-O událostí, minimalizovat erozi půdy, lokální povodně. 2. Neumí ve zvýšené míře dotovat vodu do půdy za vyšších srážek (platí pro půdu HSP B, C, D)! 3. Zlepšovat 8/9/12 jakost povrchové, podpovrchové a podzemní vody.

21 Souhrn PRO PŘÍRODĚ BLÍZKÁ A MALÁ TECHNICKÁ OPATŘENÍ C. Co mohou tato opatření 1. Podpořit vyšší zásobu vody v půdě a hydrogeologické struktuře 2. Zvýšit objem vody ve vodních tocích snížit délku období hydrologického sucha. 3. Výrazně omezit negativní vlivy současného obhospodařování půdy zlepšit jakost povrchových a podpovrchových vod. D. Co neumí půda + tato opatření zajistit 1. Dostatek vody v hydrogeologické struktuře krystalinika (puklinová propustnost na 75% území ČR) to je dáno kapacitou, vydatností, počtem zvodní krystalinika! 8/9/12

22 2. Proč podporovat i velké vodní nádrže? Důvody: Změna klimatu - zásobování obyvatel pitnou vodou - priorita č.1., jedná se o zajištění vodních zdrojů. Zvyšují umělou retenční kapacitu pro zvládání povodní. Existují požadavky na dotaci vody do mokřadů. Potřebujeme zajistit minimální průtoky na vodních tocích. Zásobování závlahových soustav vodou. Zásobování průmyslu vodou. 8/9/12

23 Diskuse, zda jsou v zemědělské krajině z hlediska retence vody vhodnější přírodě blízká, nebo technická opatření, jsou velmi zavádějící. Jedny, bez druhých, vzájemně nepropojených, se vždy potýkají s problémy týkající se buď množství, nebo jakosti vody odtékající z povodí. I zde v této problematice, jak obecně uvádí Stanislav Komárek (2015), se jedná o dvojici protikladů a západní tradice se monomanicky drží jednoho pólu polárního páru, druhý vylučuje. Obě protichůdné polarity jsou stejně cenné, vyrůstají ze společného kořene či sebe navzájem. Pokud se objeví jednoznačná odpověď, není odpovědí, ale počátkem ideologie. Proto ve vzájemném propojení obou pólů je nutno hledat východisko a mělo by být i zamyšlením pro mnoho jednostranně orientovaných ekologických nebo vodohospodářských odborníků. Hledejme komplexnost a souběžné řešení nakládání s vodou: přírodě blízké prvky (travní porosty, lesy, mokřady umí jakost vody, malá i velká technická opatření umí retenci a akumulaci vody. 8/9/12

24 Na závěr: omezení sucha agronomického a hydrologického (krátkodobé, dlouhodobé) a zajištění vodních zdrojů (nedostatek vody) jsou nejen rozdílné pojmy, ale je třeba i rozdílného přístupu k řešení. 24

25 8/9/12 Za pozornost děkuje